18799

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Системы многоканального ввода вывода аналоговых сигналов. На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б в данной системе испо

Русский

2013-07-08

189.68 KB

7 чел.

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов.

На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных, в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б, в данной системе используется один ЦАП и один АЦП совместно с аналоговыми мультиплексорами и демультиплексорами. В большинстве случаев, особенно при большом числе каналов, вторая конфигурация является более экономичной

Различные требования по стоимости и техническим характеристикам, предъявляемые к системам сбора данных (ССД), определяют возможности вариаций структуры ССД на основе выбора метода обработки аналоговых сигналов. На рисунке 11.3а представлена структура ССД с параллельным принципом обработки.

Параллельная ССД позволяет обеспечить:

1) максимальную независимость аппаратуры всех каналов ССД (изза независимости обработки каждого сигнала);

2) высокое качество преобразования сигналов (вследствие возможности системы пообеспечению требуемого уровня нормализации сигнала на входе АЦП в каждом канале);

3) устранение ошибок, возникающих при коммутации и выборкехранении аналог. сигналов, вносящих основной вклад в суммарную погрешность преобраз-я. Параллельная ССД имеет большое будущее. Однако при его реализации имеет место более высокая стоимость ССД вследствие сравнительно высокой стоимости АЦП.

На рис 11.3б представлена структура ССД с последовательным принципом обработки. Производительность последовательной ССД находится в прямой зависимости от быстродействия АЦП и ограничена его динамическими параметрами. Применение дополнительных элементов для обработки аналоговых сигналов УВХ и АМ ухудшает точностные характеристики и качество преобразования сигналов. С другой стороны, параметры надежности последовательной ССД выше, чем у параллельной ССД, в силу меньшего количества элементов АЦП. Поэтому на практике по критериям надежности и стоимости используют последовательные ССД, а параллельные ССД применяют только в высокопроизводительных системах.

В состав ССД, кроме АЦП, входят следующие устройства:

З – схема защиты входных цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала входного сигнала за заданные пороговые значения);

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между датчиком Д аналогового сигнала и измерительным каналом системы. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения Общего ПАВВ и контролируемогооборудования;

СН – схема нормализации. СН предназначена для согласования характеристик входного сигнала, снимаемого с датчика, с характеристиками АЦП. СН в основном выполняет функции усиления (привода границ диапазона напряжений входного сигнала к диапазону напряжений АЦП), сдвига уровней и преобразование униполярного сигнала в биполярный или наоборот;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ предназначен для повышения точностных характеристик путем подавления помех на входе. При этом предполагается, что полезный сигнал датчика и сигналпомеха имеют различные диапазоны частот. В некоторых системах вместо ФНЧ используют фильтры высших частот ФВЧ или полосовые фильтры ПФ;

АМ – аналоговый мультиплексор. АМ предназначен для управляемой коммутации множества входных сигналов на один выход. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера коммутируемого входного канала;

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала и удержания его в течении времени выполнения некоторой операции (обычно АЦП);

ЦМ – цифровой мультиплексор. ЦМ предназначен для управляемой коммутации выходных каналов АЦП для передачи полученного цифрового кода преобразования выбранного АЦП в системную шину. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера АЦП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы ССД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

В системах распределения данных (СРД) также применяются две варианта структур (см.рисунок 11.4).

По сравнения с АЦП, ЦАП более простые устройства и быстродействие их высоко. Поэтому стоимость и надежность обоих вариантов отличаются не значительно, а по точности преобразования параллельная СРД превосходит последовательную. Как следствие, на практике в основном используют параллельную СРД, кроме того, на рынке доступны БИС, которые в одном кристалле содержат до 40 каналов ЦАП.

В состав СРД, кроме ЦАП, входят следующие устройства:

З – схема защиты вых. цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала вых. сигнала за заданные пороговые значения);

УМ – усилитель мощности. УМ предназначен для усиления вых. сигнала с целью согласования с характеристиками вх-го каскада исполнительного механизма ИМ. УМ строятся на базе транзисторных или тиристорных схем. Как правило, мощные УМ не устанавливают в СРД, а используют внешние УМ или интегрированные в ИМ;

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между управляющим каналом системы и исполнительным механизмом ИМ потребителем аналогового сигнала;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ на выходе ЦАП предназначен для сглаживания ступенчатого выходного сигнала путем фильтрации частотной составляющей обновления выходного канала ЦАП.

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала с выхода ЦАП и удержания его в течении времени отключения выхода ЦАП от канала;

АД – аналоговый демультиплексор. АД выполняет обратную операцию по сравнению с АМ, т.е. коммутирует выход ЦАП к одному из заданных каналов аналогового вывода. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера выходного канала;

ЦД – цифровой демультиплексор. ЦД выполняет обратную операцию по сравнению с ЦМ, т.е. коммутирует канал передачи цифрового кода ЦАП к одному из заданных каналов ЦАП. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера ЦАП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы СРД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

На практике при проектировании ПАВВ используют комбинацию последовательной ССД и параллельной СРД.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54151. ТИЖДЕНЬ МАТЕМАТИКИ 80 KB
  Шановні студенти Ми зібралися тут не тільки зясувати хто краще уміє вирішувати задачі головоломки рахувати а ще і для того щоб довідатися багато нового цікавого. Завдання вікторини написані на окремих аркушах кожний з яких містить малюнок Шановні студенти Дозвольте запропонувати вам невелику логічну задачу. Шановні студенти Чи не можете ви пояснити причину настільки дивного на перший погляд рішення математика Шановні студенти Відомо що всі тіла на Місяці в 6 разів менше ніж на Землі. Яке устаткування ви візьмете із...
54153. КОНКУРС ВЕСЕЛЫХ МАТЕМАТИКОВ 32.5 KB
  Сколько лыжников посещают хор Найдите пятую степень числа 2. Сколько денег досталось каждому Разделить на две части 25 рублей так чтобы одна часть была в 49 раз больше другой. Сколько лет человеку Если к возрасту моего сына прибавить столько и еще полстолько то получится 10 лет. Сколько лет сыну Сколько в 1 кубическом метре кубических сантиметров Исполняются номера художественной самодеятельности.
54154. «Математика - жизнь и здоровье человека» для учащихся 5-7 классов 83.5 KB
  Так как преподавание в школе ведётся на русском языке, с целью формирования и развития навыков общения на государственном языке сценарий разработан в виде диалога его участников на двух языках.
54155. Гра «Щасливий випадок» 51.5 KB
  Запитання для першої команди Результат додавання чисел називається сума Одиницею вимірювання площі є см Фігура яка складається з чотирьох точок і чотирьох відрізків що послідовно їх сполучають називається чотирикутник Площа квадрата обчислюється за формулою а Градусна міра прямого кута. 90˚ Прямі називаються паралельними якщо вони не перетинаються Рівність що містить змінну називається рівнянням Добуток всіх дійсних чисел дорівнює 0 Відрізок що зєднує вершину трикутника з серединою...
54156. Математичний бій 50 KB
  Хід заходу Ведучий 1: Добрий день всім хто зібрався сьогодні в цьому залі Ведучий 2: Всім шанувальникам великої і прекрасної науки. Ведучий 1: Математика. Ведучий 2: Математика. Ведучий 1: Математика це мистецтво наук і наука мистецтв Ведучий 2: Математика це політ фантазії і творчості.
54158. Математика в оточуючому світі 33.5 KB
  Відстань між пристанями А і В дорівнює 40 км. Від А до В за течією річки рухається моторний човен, власна швидкість якого 18 км/год., а від В до А – інший моторний човен, власна швидкість якого 16 км/год. При зустрічі виявилось, що перший човен йшов 1 год., а другий – 1,5 год. Знайдіть швидкість течії річки.
54159. Неможливо бути математиком, не будучи в той же час поетом у душі 92 KB
  Мета: Показати учням звязок математики з літературою, формувати філософське сприймання світу як органічне поєднання духовності і науковості; Розширити кругозір учнів, збагатити їх інтелект, виховувати в них свідоме ставлення до одержання знань.